JPH0767252B2 - 磁気軸受制御装置 - Google Patents
磁気軸受制御装置Info
- Publication number
- JPH0767252B2 JPH0767252B2 JP61288296A JP28829686A JPH0767252B2 JP H0767252 B2 JPH0767252 B2 JP H0767252B2 JP 61288296 A JP61288296 A JP 61288296A JP 28829686 A JP28829686 A JP 28829686A JP H0767252 B2 JPH0767252 B2 JP H0767252B2
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- JP
- Japan
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- rotor
- circuit
- electromagnet
- magnetic bearing
- loop
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、磁気軸受において磁気浮上した回転軸の径方
向位置を制御してその姿勢制御を行なう磁気軸受制御装
置に関する。
向位置を制御してその姿勢制御を行なう磁気軸受制御装
置に関する。
《従来の技術》 従来よりこの種の装置においては、磁気浮上した回転軸
の径方向位置が検出され、その検出位置の基準位置に対
する偏差が解消される方向へ回転軸が電磁石により駆動
される回転軸位置制御用のループが形成されている。
の径方向位置が検出され、その検出位置の基準位置に対
する偏差が解消される方向へ回転軸が電磁石により駆動
される回転軸位置制御用のループが形成されている。
そして、回転軸の径方向位置制御上におけるばね定数が
高いものに設定されており、これにより回転軸の姿勢が
安定化されていた。
高いものに設定されており、これにより回転軸の姿勢が
安定化されていた。
ところがターボ分子ポンプ等に使用される磁気軸受では
外部に対する振動を極力低減させることが要望されてお
り、このためその種の用途に使用される装置では上記バ
ネ定数が低められ、従って制御安定性を損ねるという問
題が生じていた。
外部に対する振動を極力低減させることが要望されてお
り、このためその種の用途に使用される装置では上記バ
ネ定数が低められ、従って制御安定性を損ねるという問
題が生じていた。
そこで、特開昭52−93852等で示されるように、回転軸
の回転周波数を中心とする帯域消去フィルタが前述した
回転軸位置制御用のループ内に挿入される提案が行なわ
れている。
の回転周波数を中心とする帯域消去フィルタが前述した
回転軸位置制御用のループ内に挿入される提案が行なわ
れている。
これらの提案によれば、回転軸の回転周波数域における
前記バネ定数のみが低減されるので、制御の安定性を確
保しながら振動を大幅に抑制してこれを低減することが
可能となる。
前記バネ定数のみが低減されるので、制御の安定性を確
保しながら振動を大幅に抑制してこれを低減することが
可能となる。
《発明が解決しようとする問題点》 しかしながらこれらの提案装置においては、回転軸の回
転周波数に対してのみ前記バネ定数を低減する帯域消去
フィルタの回路構成が複雑となり、このため装置の製造
コストが大幅に上昇し、さらにその信頼性が著しく低下
し、これらは装置の商品化を阻害する大きな要因とされ
ていた。
転周波数に対してのみ前記バネ定数を低減する帯域消去
フィルタの回路構成が複雑となり、このため装置の製造
コストが大幅に上昇し、さらにその信頼性が著しく低下
し、これらは装置の商品化を阻害する大きな要因とされ
ていた。
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、制御安定性を確保しながら振動の発生を抑
制できるとともに、安価かつ信頼性の高い磁気軸受制御
装置を提供することにある。
その目的は、制御安定性を確保しながら振動の発生を抑
制できるとともに、安価かつ信頼性の高い磁気軸受制御
装置を提供することにある。
《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するために本発明に係る装置は、第１図
のように構成されている。
のように構成されている。
同図において、回転軸ａはその径方向へ電磁石ｂにより
駆動されており、その位置は位置検出手段ｃにより検出
されている。
駆動されており、その位置は位置検出手段ｃにより検出
されている。
そして比較手段ｄでは検出手段ｃによる検出位置の基準
位置に対する偏差が求められており、電磁石ｂに対する
通電電流が通電制御手段ｅによりそ位置偏差に応じて制
御されている。
位置に対する偏差が求められており、電磁石ｂに対する
通電電流が通電制御手段ｅによりそ位置偏差に応じて制
御されている。
さらに、電磁石b,検出手段c,比較手段d,通電制御手段ｅ
で形成される制御ループｆの適宜位置には帯域消去フィ
ルタｇが挿入されており、帯域消去フィルタｇは回転軸
ａの定常回転数以下の周波数成分を除去する二次のハイ
パスフィルタｈと入力対して出力が比例関係となるｉと
が並列接続されることにより構成されている。
で形成される制御ループｆの適宜位置には帯域消去フィ
ルタｇが挿入されており、帯域消去フィルタｇは回転軸
ａの定常回転数以下の周波数成分を除去する二次のハイ
パスフィルタｈと入力対して出力が比例関係となるｉと
が並列接続されることにより構成されている。
《発明の作用》 本発明では、二次のハイパスフィルタｈと比例回路ｉと
の並列接続で構成が簡略化された帯域消去フィルタｇに
より回転軸ａの定常回転周波数に対してのみ前述のバネ
定数が低減されている。
の並列接続で構成が簡略化された帯域消去フィルタｇに
より回転軸ａの定常回転周波数に対してのみ前述のバネ
定数が低減されている。
《実施例の説明》 以下、図面に基づいて本発明に係る装置の好適な実施例
を説明する。
を説明する。
第２図にはアウタロータタイプとされた磁気軸受式ター
ボ分子ポンプの内部構造が示されており、ステータ10を
中心としてロータ（回転軸）12が回転されている。
ボ分子ポンプの内部構造が示されており、ステータ10を
中心としてロータ（回転軸）12が回転されている。
そのロータ12は図において下方に排気口14が形成された
筒状の外筒16内に収納されており、外筒16の内周面に設
けられたステータ翼18とロータ12の内周面に設けられた
ロータ翼20とによりポンプ作用が行なわれている。
筒状の外筒16内に収納されており、外筒16の内周面に設
けられたステータ翼18とロータ12の内周面に設けられた
ロータ翼20とによりポンプ作用が行なわれている。
そしてステータ10に設けられたモータコイル22がインバ
ータ（不図示）で励磁されることによりロータ12の回転
駆動が行なわれており、その際にはロータ12の磁気浮上
が軸方向電磁石24により、またその姿勢制御は径方向電
磁石26,28により各々行なわれている。
ータ（不図示）で励磁されることによりロータ12の回転
駆動が行なわれており、その際にはロータ12の磁気浮上
が軸方向電磁石24により、またその姿勢制御は径方向電
磁石26,28により各々行なわれている。
さらにロータ12の磁気浮上と姿勢の制御を行なうために
その軸方向位置、径方向位置が軸方向位置センサ30,径
方向位置センサ32,34により各々検出されている。
その軸方向位置、径方向位置が軸方向位置センサ30,径
方向位置センサ32,34により各々検出されている。
ここで、第２図ポンプの下側に設けられたコネクタ38に
はロータ12の磁気浮上および姿勢を制御する制御回路が
接続されており、第３図にはロータ12の姿勢制御を行な
う回路ブロック図が一軸分だけ示されている。
はロータ12の磁気浮上および姿勢を制御する制御回路が
接続されており、第３図にはロータ12の姿勢制御を行な
う回路ブロック図が一軸分だけ示されている。
同図において位置センサ32（34）の検出信号は比較器42
の一方の比較入力に供給されており、その比較器42の他
方の比較入力にはロータ12の基準位置に相当する信号が
与えられている。
の一方の比較入力に供給されており、その比較器42の他
方の比較入力にはロータ12の基準位置に相当する信号が
与えられている。
この比較器42ではロータ12の基準位置に付するその検出
位置の偏差に相当する比較信号が得られており、その比
較信号は基準位置に対するロータ検出位置の偏差に相当
している。そして比較器42の比較信号は積分回路44を介
して位相調整回路46に与えられており、位相調整回路46
により位相が進み方向または遅れ方向に調整された比較
信号は電力増幅回路48に与えられている。
位置の偏差に相当する比較信号が得られており、その比
較信号は基準位置に対するロータ検出位置の偏差に相当
している。そして比較器42の比較信号は積分回路44を介
して位相調整回路46に与えられており、位相調整回路46
により位相が進み方向または遅れ方向に調整された比較
信号は電力増幅回路48に与えられている。
その電力増幅回路48により電磁石26（28）が通電されて
おり、その結果ロータ12は基準位置に駆動制御される。
おり、その結果ロータ12は基準位置に駆動制御される。
以上のように位置センサ32（34）、比較器42,積分回路4
4,位相調整回路46,電力増幅回路48および電磁石26（2
8）によりロータ12の位置制御用ループ50が形成されて
おり、磁気浮上したロータ12は各軸についてのループ50
により基準の姿勢に制御される。
4,位相調整回路46,電力増幅回路48および電磁石26（2
8）によりロータ12の位置制御用ループ50が形成されて
おり、磁気浮上したロータ12は各軸についてのループ50
により基準の姿勢に制御される。
ここで、ロータ12の慣性軸と中心軸とは正確に一致する
ことはなく、従ってロータ12の定常回転中に位置センサ
32（34）で得られた検出信号にはその回転数と同一周波
数の振動成分が含まれている。
ことはなく、従ってロータ12の定常回転中に位置センサ
32（34）で得られた検出信号にはその回転数と同一周波
数の振動成分が含まれている。
その振動成分はロータ12の定常回転数を中心周波数とす
る帯域消去フィルタ52がループ50内に設けられて前記バ
ネ定数が減少されることにより吸収されている。
る帯域消去フィルタ52がループ50内に設けられて前記バ
ネ定数が減少されることにより吸収されている。
本実施例の帯域消去フィルタ52は比較器42の後段側に設
けられており、二次のハイパスフィルタ54と比例回路56
とが並列接続されることにより構成されている。
けられており、二次のハイパスフィルタ54と比例回路56
とが並列接続されることにより構成されている。
それらのうち二次のハイパスフィルタ54ではロータ12の
定常回転数以下の周波数成分が除去されており、また比
例回路56では入力に対して出力が比例関係となってい
る。
定常回転数以下の周波数成分が除去されており、また比
例回路56では入力に対して出力が比例関係となってい
る。
第４図にはこの帯域消去フィルタ52の位相特性が、また
第５図にはそのゲイン特性が各々示されており、両図か
ら理解されるように、ロータ12の位置制御安定性を損う
ことなくロータ12の振動を制御することが可能となる。
第５図にはそのゲイン特性が各々示されており、両図か
ら理解されるように、ロータ12の位置制御安定性を損う
ことなくロータ12の振動を制御することが可能となる。
以上説明したように本実施例によれば、ロータ12の回転
周波数に対してのみ前記バネ定数を低下させる帯域消去
フィルタ52が二次のハイパスフィルタ54および比例回路
56の並列接続により構成されたので、装置の回路構成が
極めて簡略化される。
周波数に対してのみ前記バネ定数を低下させる帯域消去
フィルタ52が二次のハイパスフィルタ54および比例回路
56の並列接続により構成されたので、装置の回路構成が
極めて簡略化される。
従って、装置の製造コストが著しく引下げられ、またそ
の信頼性を高めることが可能となる。
の信頼性を高めることが可能となる。
その結果、制御安定性が高くしかも低振動な装置を初め
て商品化することが可能となった。
て商品化することが可能となった。
《発明の効果》 以上説明したように本発明によれば、回転軸の回転周波
数に対してのみ前記バネ定数を低下させる帯域消去フィ
ルタが二次のハイパスフィルタと比例回路との並列接続
により構成されたので、回転軸の制御安定性が高くしか
も低振動の装置を安価に構成するとともにその信頼性を
著しく高めることが可能となる。
数に対してのみ前記バネ定数を低下させる帯域消去フィ
ルタが二次のハイパスフィルタと比例回路との並列接続
により構成されたので、回転軸の制御安定性が高くしか
も低振動の装置を安価に構成するとともにその信頼性を
著しく高めることが可能となる。
第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は磁気軸受式
ターボ分子ポンプの内部構造説明図、第３図は第２図に
おけるロータの姿勢を制御する制御回路の一軸分を示す
ブロック図、第４図は第３図における帯域消去フィルタ
52の位相特性図、第５図は第３図における帯域消去フィ
ルタ52のゲイン特性図である。 12…ロータ 26（28）…電磁石 32（34）…位置センサ 42…比較器 44…積分回路 46…位相調整回路 48…電力増幅回路 50…ループ 52…帯域消去フィルタ 54…二次のハイパスフィルタ 56…比例回路
ターボ分子ポンプの内部構造説明図、第３図は第２図に
おけるロータの姿勢を制御する制御回路の一軸分を示す
ブロック図、第４図は第３図における帯域消去フィルタ
52の位相特性図、第５図は第３図における帯域消去フィ
ルタ52のゲイン特性図である。 12…ロータ 26（28）…電磁石 32（34）…位置センサ 42…比較器 44…積分回路 46…位相調整回路 48…電力増幅回路 50…ループ 52…帯域消去フィルタ 54…二次のハイパスフィルタ 56…比例回路
Claims (1)
- 【請求項１】回転軸を径方向へ駆動する電磁石と、 回転軸の径方向位置を検出する位置検出手段と、 検出位置の基準位置に対する偏差を求める比較手段と、 電磁石に対する通電電流を位置偏差に応じて制御する通
電制御手段と、 を有する回転軸位置制御用のループが形成され、 回転軸の定常回転数以下の周波数成分を除去する二次の
ハイパスフィルタと、入力に対して出力が比例関係とな
る比例回路とを並列接続した帯域消去フィルタが前記ル
ープに挿入された、 ことを特徴とする磁気軸受制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61288296A JPH0767252B2 (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | 磁気軸受制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61288296A JPH0767252B2 (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | 磁気軸受制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63140639A JPS63140639A (ja) | 1988-06-13 |
| JPH0767252B2 true JPH0767252B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=17728322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61288296A Expired - Fee Related JPH0767252B2 (ja) | 1986-12-03 | 1986-12-03 | 磁気軸受制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0767252B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221025A (ja) * | 1988-07-07 | 1990-01-24 | Seiko Seiki Co Ltd | 磁気軸受の制御装置 |
-
1986
- 1986-12-03 JP JP61288296A patent/JPH0767252B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63140639A (ja) | 1988-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |